JP5221921B2 - Impact rotary tool - Google Patents

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Description

本発明は、ボルトやナット等のねじの締め付け作業及び弛緩作業に用いられる、インパクトレンチやインパクトドライバ等のインパクト回転工具に関するものである。   The present invention relates to an impact rotary tool such as an impact wrench or an impact driver, which is used for tightening and loosening screws such as bolts and nuts.

インパクト回転工具は、モータの動力が伝達されて回転駆動するハンマが出力軸を打撃することで、出力軸に打撃による強い衝撃力を付加して出力軸を回転させるものである。そのため、モータの動力を減速機に伝達して、減速機の出力動力によって直接出力軸を回転させる回転工具と比較して高い締付トルクが得られるため、呼び径が大きいねじの締め付け作業が行われる建築現場や組立工場等で幅広く使用されている。   In the impact rotary tool, a hammer that is driven to rotate by transmitting the power of a motor hits the output shaft, thereby applying a strong impact force to the output shaft to rotate the output shaft. For this reason, a higher tightening torque can be obtained compared to a rotating tool that transmits the motor power to the speed reducer and directly rotates the output shaft by the output power of the speed reducer. Widely used in construction sites and assembly factories.

ところで、インパクト回転工具を使用してねじの締め付け作業を行う際、上述のように高トルク特性であるために、締め過ぎてしまってボルトやナット、さらには締結する対象物等を破損してしまう場合がある。一方で、作業者が締め過ぎることを恐れて作業を行うと、締付トルクが不足して対象物を所望の通りに締結することができない場合がある。そこで、適切な締付トルクでねじの締め付け作業を行うことができるように、ハンマの打撃頻度や出力軸の回転速度等から締付トルクを推定し、推定した締付トルクが予め設定した規定値に達するとモータを停止するように構成したインパクト回転工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。   By the way, when tightening a screw using an impact rotary tool, because of its high torque characteristics as described above, it is overtightened and damages bolts, nuts, and objects to be fastened. There is a case. On the other hand, if the operator performs the operation with fear of overtightening, the tightening torque may be insufficient and the object may not be fastened as desired. Therefore, the tightening torque is estimated from the hammer hit frequency, the output shaft rotation speed, etc. so that the screw can be tightened with an appropriate tightening torque, and the estimated tightening torque is a preset specified value. An impact rotary tool configured to stop the motor when reaching the value is known (for example, see Patent Document 1).

この種の工具において、衝撃センサや加速度センサによってハンマの打撃の検出する場合には、センサが打撃の衝撃力を敏感に感知できるように、ハンマと出力軸が衝突する位置の近傍、例えば、本体ハウジング内のモータ後方に上記センサを設けるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３５４９７６号公報 特許第３２６４１５７号公報 In this type of tool, when hammer impact is detected by an impact sensor or acceleration sensor, the vicinity of the position where the hammer collides with the output shaft, for example, the main body, so that the sensor can sensitively detect the impact force of the impact. There is one in which the sensor is provided behind the motor in the housing (for example, see Patent Document 2).
JP 2000-354976 A Japanese Patent No. 3264157

しかしながら、上述のような従来の工具では、モータの回転むらや偏心に起因する振動や、モータの駆動時に発生する電磁ノイズによって、センサがハンマの打撃を誤検出することがある。また、モータや減速機が発熱することで、センサの検出性能が低下することがある。そのため、締付トルクを精度よく制御することができないことがある。   However, in the conventional tools as described above, the sensor may erroneously detect hammering due to vibration caused by uneven rotation or eccentricity of the motor, or electromagnetic noise generated when the motor is driven. In addition, the detection performance of the sensor may deteriorate due to the heat generated by the motor or the speed reducer. Therefore, the tightening torque may not be accurately controlled.

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ハンマの打撃を的確に検出することで、ねじの締付トルクを精度よく制御することができるインパクト回転工具を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide an impact rotary tool capable of accurately controlling the tightening torque of a screw by accurately detecting hammering. And

上記目的を達成するために請求項１の発明は、モータと、前記モータの回転を所定の減速比で減速する減速機を介して当該モータの回転力が伝達されるハンマと、前記ハンマによって打撃されて回転力が加えられるアンビルと、前記アンビルの回転力をねじに伝達するための出力軸とを有する駆動部と、前記駆動部の長手方向に略直交して延在し、操作に際しユーザによって把持されるグリップ部と、前記グリップ部の前記駆動部が位置する側とは反対側の端部に取り付けられている充電池と、を備えたインパクト回転工具において、前記ハンマによって前記アンビルが打撃されたことを検出する衝撃センサ又は加速度センサで構成されており、前記グリップ部の前記駆動部が位置する側とは反対側、出力軸に直交する回転半径方向での検出感度が高くなるように、検出軸を前記駆動部に向けて配置されている打撃検出センサと、前記グリップ部と充電池との間に設けられる断熱材と、前記打撃検出センサの検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、前記モータを停止させることにより、ねじの締付トルクを制御する制御部とをさらに備え、前記充電池は、金属カバーによって覆われており、前記打撃検出センサは、前記グリップ部内において、該グリップ部に取り付けられた前記充電池の金属カバーによって外来ノイズからシールドされるように、該充電池の近傍に配置されており、かつ、センサと充電池との間に前記断熱材が介在しているものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a motor, a hammer to which the rotational force of the motor is transmitted via a reduction gear that reduces the rotation of the motor at a predetermined reduction ratio, and the hammer. And a drive part having an anvil to which a rotational force is applied, an output shaft for transmitting the rotational force of the anvil to the screw, and extending substantially perpendicular to the longitudinal direction of the drive part. In an impact rotary tool comprising a grip part to be gripped and a rechargeable battery attached to an end of the grip part opposite to the side where the drive part is located, the anvil is struck by the hammer. is constituted by an impact sensor or an acceleration sensor detects that the, the side where the driving portion of the grip portion is positioned opposite detection in the rotation radial direction perpendicular to the output shaft As degree is high, and the striking detection sensor which is disposed toward the detection axis to the drive unit, and a heat insulating material provided between the rechargeable battery and the grip portion, from the detection result of the strike detection sensor A control unit that controls the tightening torque of the screw by stopping the motor according to information on the number of hits and the hit interval, and the rechargeable battery is covered with a metal cover, and the hit The detection sensor is disposed in the vicinity of the rechargeable battery so as to be shielded from external noise by the metal cover of the rechargeable battery attached to the grip part, and the sensor, the rechargeable battery, and the like. The heat insulating material is interposed between them.

請求項１の発明によれば、打撃検出センサが駆動部から離れた位置にあるので、モータの回転むらや偏心に起因する振動や、モータの駆動時に発生する電磁ノイズが打撃検出に及ぼす影響を排除でき、アンビルが打撃されたことが的確に検出される。また、モータや減速機の発熱によるセンサの検出性能の低下を防止することができる。これにより、締付トルクを精度よく制御することが可能になり、ボルトやナット、さらには締結する対象物等を破損させることなく、ねじの締め付け作業を効率よく行うことができる。また、アンビルが打撃された際に、打撃検出センサが、工具が出力軸を中心に回転することによる、遠心力方向の加速度の変化を的確に検出することができるので、打撃検出の精度が一層向上する。 According to the first aspect of the present invention, the impact detection sensor is located at a position away from the drive unit. Therefore, the influence of vibration caused by uneven rotation and eccentricity of the motor and electromagnetic noise generated during the drive of the motor on the impact detection. It can be eliminated and it is accurately detected that the anvil has been hit. Further, it is possible to prevent a decrease in detection performance of the sensor due to heat generated by the motor or the speed reducer. As a result, the tightening torque can be accurately controlled, and the tightening operation of the screw can be efficiently performed without damaging the bolt, the nut, and the object to be fastened. In addition, when the anvil is struck, the impact detection sensor can accurately detect the change in acceleration in the direction of the centrifugal force caused by the rotation of the tool about the output shaft. improves.

本発明の一実施形態に係るインパクト回転工具について図面を参照して説明する。図１及び図２は、本実施形態に係るインパクト回転工具の外観構成を示す。インパクト回転工具（以下、本工具という）１は、先端部に取り付けられるビット２を打撃力を付加して回転させる駆動部３と、駆動部３の長手方向に略直交するグリップ部４と、駆動部３での打撃を検出する打撃検出センサ５と、駆動部３を制御する制御部６とを備える。ここで、ビット２は、ボルトやナット等、ねじの種類に応じて多数の種類があり、ソケット７によって駆動部３に着脱自在に取り付けられる。   An impact rotary tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.1 and FIG.2 shows the external appearance structure of the impact rotary tool which concerns on this embodiment. An impact rotating tool (hereinafter referred to as this tool) 1 includes a driving unit 3 that rotates a bit 2 attached to a tip part by applying a striking force, a grip unit 4 that is substantially orthogonal to the longitudinal direction of the driving unit 3, and a drive A hit detection sensor 5 that detects a hit at the unit 3 and a control unit 6 that controls the drive unit 3 are provided. Here, the bit 2 has many types such as bolts and nuts according to the types of screws, and is detachably attached to the drive unit 3 by the socket 7.

駆動部３は、駆動源であるモータ３１と、モータ３１の回転を所定の減速比で減速する伝達機構である減速機３２と、減速機３２を介してモータ３１の回転力が伝達されるハンマ３３と、ハンマ３３によって打撃されて回転力が加えられるアンビル３４と、アンビル３４に固定されてその回転力をソケット７を介してビット２に伝達する出力軸３５とを有する。ハンマ３３は、カム機構（図示せず）を介して、回動自在且つ軸方向に移動自在にアンビル３４に取り付けられており、さらに減速機３２とハンマ３３の間に設けられたスプリング３６によってアンビル３４へとばね付勢されている。ハンマ３３には、回転方向においてアンビル３４と当接する爪部３３ａが形成されている。このように構成された駆動部３では、出力軸３５にかかる負荷が小さい場合には、ハンマ３３の爪部３３ａがアンビル３４と当接して、ハンマ３３とアンビル３４が一体に回転する。一方で、出力軸３５にかかる負荷が大きい場合には、上記カム機構の働きで、ハンマ３３が、スプリング３６の付勢力に抗して後退すると共に、爪部３３ａがアンビル３４と当接しなくなると回転しながら前進し、爪部３３ａが打撃を伴ってアンビル３４と当接する。従って、ハンマ３３がアンビル３４対して一定以上回転すると、ハンマ３３によってアンビル３４が打撃され、この打撃によってアンビル３４には回転方向に衝撃力が付加されて、その回転力が増大されるようになっている。   The drive unit 3 includes a motor 31 that is a drive source, a speed reducer 32 that is a transmission mechanism that reduces the rotation of the motor 31 at a predetermined reduction ratio, and a hammer to which the rotational force of the motor 31 is transmitted via the speed reducer 32. 33, an anvil 34 to which a rotational force is applied by being hit by the hammer 33, and an output shaft 35 that is fixed to the anvil 34 and transmits the rotational force to the bit 2 through the socket 7. The hammer 33 is attached to the anvil 34 via a cam mechanism (not shown) so as to be rotatable and movable in the axial direction, and further, an anvil is provided by a spring 36 provided between the speed reducer 32 and the hammer 33. 34 is spring biased. The hammer 33 is formed with a claw 33a that contacts the anvil 34 in the rotational direction. In the drive unit 3 configured as described above, when the load applied to the output shaft 35 is small, the claw portion 33a of the hammer 33 contacts the anvil 34, and the hammer 33 and the anvil 34 rotate integrally. On the other hand, when the load applied to the output shaft 35 is large, the hammer 33 moves back against the urging force of the spring 36 and the claw portion 33a does not come into contact with the anvil 34 due to the cam mechanism. The claw portion 33a comes into contact with the anvil 34 with a blow while rotating. Therefore, when the hammer 33 rotates more than a certain amount with respect to the anvil 34, the anvil 34 is hit by the hammer 33, and an impact force is applied to the anvil 34 in the rotating direction by this hitting, and the rotating force is increased. ing.

グリップ部４は、駆動部３を収容する本体ハウジング３７と一体的に構成されており、操作に際しユーザによって把持されるように、本体ハウジング３７に対して下方に延在するように形成されている。グリップ部４の前面には、モータ３１の起動とその回転速度の調整を行うためのトリガスイッチ４１と、モータ３１の回転方向を切り替えるための逆転スイッチ４２が設けられている。グリップ部４の背面には、ねじの締付トルクを設定するためのトルク設定ダイヤル４３が設けられている。グリップ部４の下端部には、金属カバーに覆われた充電池８が取り外し自在に設けられている。   The grip portion 4 is configured integrally with a main body housing 37 that accommodates the driving portion 3, and is formed to extend downward with respect to the main body housing 37 so as to be gripped by a user during operation. . A trigger switch 41 for starting the motor 31 and adjusting its rotation speed and a reverse switch 42 for switching the rotation direction of the motor 31 are provided on the front surface of the grip unit 4. A torque setting dial 43 for setting a screw tightening torque is provided on the rear surface of the grip portion 4. A rechargeable battery 8 covered with a metal cover is detachably provided at the lower end of the grip 4.

打撃検出センサ５は、圧電素子で構成された衝撃センサや加速度センサ等であって、ハンマ３３によってアンビル３４が打撃されたこと（ハンマ３３の打撃）を検出するものである。打撃検出センサ５は、グリップ部４内の、駆動部３が位置する側とは反対側（下端側）であって、充電池８の金属カバーによって外来ノイズからシールドされるように、充電池８の近傍に位置配置されている。また、打撃検出センサ５は、出力軸３５に直交する回転半径方向での検出感度が高くなるように、センサの検出軸方向を図中の矢印の方向に向けて配置されている。このように打撃検出センサ５を配置することで、ハンマ３３の打撃に伴って、本工具１が出力軸３５を中心に回転し、遠心力が打撃検出センサ５に作用した際に、回転半径方向の加速度の変化を打撃検出センサ５によって検出するようにしている。   The hit detection sensor 5 is an impact sensor, an acceleration sensor, or the like constituted by a piezoelectric element, and detects that the anvil 34 has been hit by the hammer 33 (hitting of the hammer 33). The impact detection sensor 5 is on the opposite side (lower end side) of the grip portion 4 to the side where the drive portion 3 is located, and the rechargeable battery 8 is shielded from external noise by the metal cover of the rechargeable battery 8. It is located in the vicinity. Further, the hit detection sensor 5 is arranged with the detection axis direction of the sensor directed in the direction of the arrow in the drawing so that the detection sensitivity in the rotational radius direction orthogonal to the output shaft 35 is increased. By disposing the hit detection sensor 5 in this way, when the tool 1 rotates around the output shaft 35 as the hammer 33 hits, centrifugal force acts on the hit detection sensor 5 in the rotational radial direction. Is detected by the impact detection sensor 5.

制御部６は、ユーザがトリガスイッチ４１を引き込むことで、充電池８から電力をモータ３１に供給し、トリガスイッチ４１の引き込み量に応じた回転速度で、且つ逆転スイッチ４２で設定した回転方向にモータ３１を回転させる。また、制御部６は、ユーザがトルク設定ダイヤル４３によって設定した締付トルクに基づき、打撃検出センサ５の検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、モータ３１を停止させることにより、ねじの締付トルクを制御する。制御部６には、上記設定した締付トルクに対応する打撃回数及び打撃間隔の規定値テーブルを記憶するメモリが内蔵されている。   When the user pulls in the trigger switch 41, the control unit 6 supplies power from the rechargeable battery 8 to the motor 31 and rotates at a rotation speed corresponding to the pull-in amount of the trigger switch 41 and in the rotation direction set by the reverse rotation switch 42. The motor 31 is rotated. Further, the control unit 6 stops the motor 31 according to the information on the number of hits and the hit interval obtained from the detection result of the hit detection sensor 5 based on the tightening torque set by the torque setting dial 43 by the user. Control the tightening torque of the screw. The control unit 6 has a built-in memory for storing a specified value table of the number of hits and the hit interval corresponding to the set tightening torque.

次に、上記のように構成されたインパクト回転工具１の制御部６の動作について説明する。図３は、上記動作のフローチャートを示す。ユーザがトリガスイッチ４１を引き込むことで、制御部６は以下の動作を開始する。まず、モータ３１の回転方向の判別を行う（＃１）。モータ３１が正転時のときには（＃１でＹｅｓ）、上述した、締付トルクに対応する規定値テーブルを読み込み（＃２）、モータ３１が逆転時のときには（＃１でＮｏ）、ユーザがトリガスイッチ４１を放すまで＃２〜＃６の動作を行わずに待機する。   Next, operation | movement of the control part 6 of the impact rotary tool 1 comprised as mentioned above is demonstrated. FIG. 3 shows a flowchart of the above operation. When the user pulls in the trigger switch 41, the control unit 6 starts the following operation. First, the rotation direction of the motor 31 is determined (# 1). When the motor 31 is rotating forward (Yes in # 1), the above-described specified value table corresponding to the tightening torque is read (# 2). When the motor 31 is rotating backward (No in # 1), the user Wait until the trigger switch 41 is released without performing the operations # 2 to # 6.

次に、ハンマ３３の打撃が開始されたか否かの判別を行う（＃３）。打撃検出センサ５によって上記打撃が検出されたときには（＃３でＹｅｓ）、打撃検出センサ５の検出結果に基づいて、打撃回数のカウント及び打撃間隔の計時を開始し（＃４）、上記打撃が検出されないときには（＃３でＮｏ）、打撃が検出されるまで待機する。   Next, it is determined whether or not the hammer 33 has been hit (# 3). When the hit detection sensor 5 detects the hit (Yes in # 3), it starts counting the number of hits and measuring the hit interval based on the detection result of the hit detection sensor 5 (# 4). When it is not detected (No in # 3), it waits until a hit is detected.

次に、＃４で取得した打撃回数及び打撃間隔が＃２で読み込んだ規定値に到達したか否かの判定を行う（＃５）。打撃回数及び打撃間隔が規定値に到達したときには（＃５でＹｅｓ）、モータ３１を停止させる。規定値に到達していないときには（＃５でＮｏ）、上記判定を繰り返し行う。最後に、ユーザがトリガスイッチ４１を放すことで、上述した＃１〜＃６の動作がリセットされる。   Next, it is determined whether or not the hit count and hit interval acquired in # 4 have reached the specified values read in # 2 (# 5). When the number of hits and the hit interval reach the specified values (Yes in # 5), the motor 31 is stopped. When the specified value has not been reached (No in # 5), the above determination is repeated. Finally, when the user releases the trigger switch 41, the operations of # 1 to # 6 described above are reset.

本実施形態に係るインパクト回転工具１によれば、打撃検出センサ５が駆動部３から離れた位置にあるので、モータ３１の回転むらや偏心に起因する振動や、モータ３１の駆動時に発生する電磁ノイズが打撃検出に及ぼす影響を排除でき、ハンマ３３の打撃が的確に検出される。また、モータ３１や減速機３２の発熱による打撃検出センサ５の検出性能の低下を防止することができる。これにより、締付トルクを精度よく制御することが可能になり、ボルトやナット、さらには締結する対象物等を破損させることなく、ねじの締め付け作業を効率よく行うことができる。   According to the impact rotary tool 1 according to the present embodiment, since the impact detection sensor 5 is located away from the drive unit 3, vibration caused by uneven rotation or eccentricity of the motor 31 or electromagnetic generated during driving of the motor 31. The influence of noise on the hit detection can be eliminated, and the hit of the hammer 33 is accurately detected. Further, it is possible to prevent the detection performance of the impact detection sensor 5 from being lowered due to heat generated by the motor 31 and the speed reducer 32. As a result, the tightening torque can be accurately controlled, and the tightening operation of the screw can be efficiently performed without damaging the bolt, the nut, and the object to be fastened.

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、グリップ部４における打撃検出センサ５の設置箇所を金属カバーで覆うことにより、打撃検出センサ５に外来ノイズが侵入することを一層確実に防止したものであってもよい。さらに、グリップ部４と充電池８と間に断熱材を設けることにより、充電池８の発熱による打撃検出センサ５の検出性能の低下を防止したものであってもよい。   In addition, this invention is not restricted to the structure of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the meaning of invention. For example, the installation location of the hit detection sensor 5 in the grip portion 4 may be covered with a metal cover so as to prevent foreign noise from entering the hit detection sensor 5 more reliably. Furthermore, by providing a heat insulating material between the grip part 4 and the rechargeable battery 8, the deterioration of the detection performance of the impact detection sensor 5 due to the heat generated by the rechargeable battery 8 may be prevented.

本発明の一実施形態に係るインパクト回転工具を示す側面図。The side view which shows the impact rotary tool which concerns on one Embodiment of this invention. 同インパクト回転工具を示す背面図。The rear view which shows the impact rotary tool. 同インパクト回転工具の制御部の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of the control part of the impact rotary tool.

符号の説明Explanation of symbols

１ インパクト回転工具
３ 駆動部
４ グリップ部
５ 打撃検出センサ
６ 制御部
８ 充電池
３１ モータ
３２ 減速機
３３ ハンマ
３４ アンビル
３５ 出力軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impact rotary tool 3 Drive part 4 Grip part 5 Impact detection sensor 6 Control part 8 Rechargeable battery 31 Motor 32 Reduction gear 33 Hammer 34 Anvil 35 Output shaft

Claims (1)

モータと、前記モータの回転を所定の減速比で減速する減速機を介して当該モータの回転力が伝達されるハンマと、前記ハンマによって打撃されて回転力が加えられるアンビルと、前記アンビルの回転力をねじに伝達するための出力軸とを有する駆動部と、前記駆動部の長手方向に略直交して延在し、操作に際しユーザによって把持されるグリップ部と、前記グリップ部の前記駆動部が位置する側とは反対側の端部に取り付けられている充電池と、を備えたインパクト回転工具において、
前記ハンマによって前記アンビルが打撃されたことを検出する衝撃センサ又は加速度センサで構成されており、前記グリップ部の前記駆動部が位置する側とは反対側、出力軸に直交する回転半径方向での検出感度が高くなるように、検出軸を前記駆動部に向けて配置されている打撃検出センサと、
前記グリップ部と充電池との間に設けられる断熱材と、
前記打撃検出センサの検出結果から得られる打撃回数及び打撃間隔の情報に応じて、前記モータを停止させることにより、ねじの締付トルクを制御する制御部とをさらに備え、
前記充電池は、金属カバーによって覆われており、
前記打撃検出センサは、前記グリップ部内において、該グリップ部に取り付けられた前記充電池の金属カバーによって外来ノイズからシールドされるように、該充電池の近傍に配置されており、かつ、センサと充電池との間に前記断熱材が介在していることを特徴とするインパクト回転工具。 A motor, a hammer to which the rotational force of the motor is transmitted via a speed reducer that decelerates the rotation of the motor at a predetermined reduction ratio, an anvil to which the rotational force is applied by being hit by the hammer, and rotation of the anvil A drive unit having an output shaft for transmitting force to the screw; a grip portion extending substantially perpendicular to the longitudinal direction of the drive unit and gripped by a user during operation; and the drive unit of the grip unit In an impact rotary tool comprising a rechargeable battery attached to an end opposite to the side where the
It is composed of an impact sensor or an acceleration sensor that detects that the anvil has been struck by the hammer, and is on the opposite side of the grip portion from the side where the drive portion is located, in the rotational radius direction orthogonal to the output shaft. An impact detection sensor arranged with the detection axis facing the drive unit so that the detection sensitivity is high ,
A heat insulating material provided between the grip portion and the rechargeable battery;
A control unit for controlling the tightening torque of the screw by stopping the motor according to information on the number of hits and the hit interval obtained from the detection result of the hit detection sensor;
The rechargeable battery is covered with a metal cover,
The hit detection sensor is disposed in the vicinity of the rechargeable battery so as to be shielded from external noise by the metal cover of the rechargeable battery attached to the grip part in the grip part. An impact rotary tool , wherein the heat insulating material is interposed between the battery and the battery .
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